(57)【要約】【課題】  短時間で良好な試料の断面観察を行うことが可能な収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置を提供する。【解決手段】  試料６に対して収束イオンビームを照射して試料６を加工し観察する収束イオンビーム加工観察装置２と、蒸着手段を備え試料６の表面に蒸着膜を形成する真空蒸着装置３と、収束イオンビーム加工観察装置２と真空蒸着装置３とを連通し収束イオンビーム加工観察装置２と真空蒸着装置３の真空を破らずに試料６を収束イオンビーム加工観察装置２と真空蒸着装置３との間で移動させる連通路４と、連通路４の開閉を行う開閉手段５とを設ける。これにより、真空蒸着装置で蒸着膜を試料表面に積層して直ぐに該試料６を収束イオンビーム加工観察装置２に移動させることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して収束イオンビームを照射して該試料を加工し観察する収束イオンビーム加工観察装置と、蒸着手段を備え前記試料の表面に蒸着膜を形成する真空蒸着装置と、前記収束イオンビーム加工観察装置と前記真空蒸着装置とを連通し該収束イオンビーム加工観察装置と該真空蒸着装置の真空を破らずに前記試料を該収束イオンビーム加工観察装置と該真空蒸着装置との間で移動させる連通路と、該連通路の開閉を行う開閉手段とを備えることを特徴とする収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置。
【請求項２】
前記蒸着手段が、カーボン蒸着手段であることを特徴とする請求項１に記載の収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置。
【請求項３】
前記蒸着手段が、抵抗加熱蒸着手段であることを特徴とする請求項１に記載の収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置に係り、特に、短時間で良好な試料断面の観察を行うことが可能な収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子の電子顕微鏡による断面観察では、例えば下記の非特許文献１，２に記載されている様に、その試料作成に収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）が用いられ、それを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察している。
【０００３】
近年、収束イオンビーム加工観察装置と走査型電子顕微鏡とを備える解析装置が多く利用され、顕微鏡試料を作成し観察する際には、試料の表面に、白金（Ｐｔ）等の金属膜をコーティングするのが一般的である。しかし、反射電子組成像（ＢＥＩ）を観察する場合にはコーティング無しで観察を行うのが良く、試料の導電性が悪い場合に、白金（Ｐｔ）等のコーティングを施している。
【０００４】
しかしながら、反射電子組成像（ＢＥＩ）を観察する場合、白金（Ｐｔ）など重い元素を用いたコーティングではその効果を充分期待できない。また、収束イオンビーム加工観察装置によって試料の断面加工を行う場合、断面加工で使用するＧａイオンビームによって試料がエッチングされないように、試料の最表面にタングステン（Ｗ）や白金（Ｐｔ）等の金属材料による保護膜を形成する。
【０００５】
この保護膜形成も収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）を用いて行うのが普通である。例えば、保護膜を形成する場合、タングステン（Ｗ）や白金（Ｐｔ）等を含んだ化合物ガスを試料表面に吹き付け、Ｇａイオンビームを化合物ガスに照射してその熱エネルギーを利用することで、タングステン（Ｗ）や白金（Ｐｔ）等の金属膜を試料最表面に堆積させている。
【０００６】
しかし、保護膜形成の初期には、化合物ガスが試料表面に十分届いていない状態であるため、試料最表面にＧａイオンビームが照射されてしまい、保護膜形成前の加工位置を観察している段階で試料最表面がＧａイオンビームでエッチングされ、損傷されてしまう。このため、その後の電子顕微鏡観察において正確な形態観察が不可能になるという問題がある。
【０００７】
【非特許文献１】日本電子顕微鏡学会  第８回  電顕サマースクール別刷「電子顕微鏡  基礎技術と応用１９９７  〜ナノ世界への道〜」第８回電顕サマースクール実行委員会編、学際企画、第１８２頁〜第１８８頁
【非特許文献２】電子顕微鏡  Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．３（１９９６）第２３７頁〜第２４４頁「ＦＩＢ装置とその応用」足立達哉（セイコー電子工業（株））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）を用いて試料最表面に保護膜を形成する場合にＧａイオンビーム照射の初期段階で試料表面が損傷してしまうという問題は、収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）を用いずに他の真空装置で試料最表面に保護膜を形成すれば解決できる。
【０００９】
しかし、他の保護膜形成装置としてどの様な装置が適当であるかや、他の装置で保護膜を形成した後にその装置から試料を取り出し、次に収束イオンビーム加工観察装置に試料を入れて断面加工を行う必要が生じ、一々真空を解除して試料の出し入れを行わなければならないため、試料断面を電子顕微鏡で観察できるまでに要する時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、短時間で良好な試料の断面観察を行うことが可能な収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の試料解析装置は、試料に対して収束イオンビームを照射して該試料を加工し観察する収束イオンビーム加工観察装置と、蒸着手段を備え前記試料の表面に蒸着膜を形成する真空蒸着装置と、前記収束イオンビーム加工観察装置と前記真空蒸着装置とを連通し該収束イオンビーム加工観察装置と該真空蒸着装置の真空を破らずに前記試料を該収束イオンビーム加工観察装置と該真空蒸着装置との間で移動させる連通路と、該連通路の開閉を行う開閉手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の試料解析装置の前記蒸着手段が、カーボン蒸着手段であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の試料解析装置の前記蒸着手段が、抵抗加熱蒸着手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、真空を保ったまま収束イオンビーム加工観察装置と真空蒸着装置との間で試料を移動させることができるため、良好な状態の試料を短時間で加工することができ、精度の高い観察結果を短時間で得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置の構成図である。本実施形態の試料解析装置１は、収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備える第１真空装置（ＦＩＢ／ＳＥＭ）２と、真空蒸着機能を備える第２真空装置３と、両者間を接続する配管（連通路）４と、配管４の途中に設けられ該配管４の連通を開閉するバルブ５とを備えて構成され、第１真空装置２及び第２真空装置３をその真空を解除することなく、バルブ５を「開」とすることで、顕微鏡試料６を両者間で移動可能となっている。
【００１７】
第１真空装置２は、上述した非特許文献１，２に記載されているのと同様の装置であり、Ｇａイオンビームを用いて試料の加工を行うことができ、ＳＥＭ機能を用いて試料の観察を行うことができる。
【００１８】
第２真空装置３は、カーボン蒸着機能や抵抗加熱蒸着法によって、カーボン（Ｃ）の他、金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミ（Ａｌ），白金（Ｐｔ）―パラジウム（Ｐｄ）合金等、各種の金属を真空蒸着することができる。
【００１９】
図２は、本実施形態の試料解析装置１を用いて作成した試料の要部断面図である。図示する例は、ＣＣＤ等の固体撮像素子の有機材料で形成された部分の断面であり、カラーフィルタ層１１の上に平坦化層１２が積層され、その上にマイクロレンズ１３が積層されている。
【００２０】
本実施形態で斯かる試料の断面を観察する場合、先ず、試料６を第２真空装置３内に入れて真空度を１．０×１０−５〜１．０×１０−６Ｔｏｒｒまで上げ、カーボン蒸着を行う。これにより、マイクロレンズ１３の上にカーボン膜１４が積層される。尚、第２真空装置３を用いて蒸着を行うときは、バルブ５を「閉」とし、蒸着元素が第１真空装置２側に入らないようにする。
【００２１】
次に、バルブ５を「開」とし、試料６を第２真空装置３から、真空状態にある第１真空装置２内に移動させ、バルブ５を「閉」とする。そして、図示する例では、タングステン（Ｗ）膜１５を、収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）を用いてカーボン膜１４上に積層する。以後、第１真空装置２内で試料の断面加工を行い、ＳＥＭ機能を用いて試料の断面を観察する。
【００２２】
この様に、本実施形態では、抵抗加熱法による真空蒸着法、特にカーボン蒸着法でカーボン膜を試料６の保護膜とし、また断面観察の際、軽元素であるカーボンを簡単に蒸着できるため、コーティング材料による影響を少なくして、試料の反射電子組成像（ＢＥＩ）を観察することが容易となる。
【００２３】
また、カーボン蒸着膜を収束イオンビーム加工観察装置のＧａイオンビームを用いずに試料６に積層したため、また、真空を破らずに第２真空装置３から第１真空装置２に試料を移動するため、損傷が無くしかも清浄な状態の試料６の断面構造を観察することができる。
【００２４】
試料解析装置１では、カーボンの他に、金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）合金などの金属材料も抵抗加熱法で真空蒸着可能であり、目的により金属材料を選択する。
【００２５】
金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などは、試料最表面のカーボン膜の形態を見たい場合に使用する。例えば、図３に示す様に、試料６の異物や変質層６ａの表面に金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）層２１を真空蒸着で形成し、更にその上にカーボン蒸着によりカーボン膜２２を補強する。図示する例では、その上に収束イオンビーム加工観察装置によりタングステン（Ｗ）膜２３を形成している。
【００２６】
このように各種の導電膜を積層することで、試料最表面のカーボン膜２２の形態を金属材料膜２１と協調して観察することが可能となる。異物や酸化膜６ａは、電子顕微鏡で観察した場合、カーボン膜２２と同じ様なコントラストで観察されてしまうが、カーボン保護膜２２を形成する前に白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）等の重金属膜２１を蒸着することにより、異物や変質層６ａとカーボン保護膜２２との境界がはっきりと確認できるようになる。
【００２７】
本実施形態では、これら各蒸着膜層を形成する一連の蒸着作業を、試料を真空中に保ったまま処理することが可能なため、即ち、試料６を大気に晒すことなく蒸着処理できるため、試料表面の汚れを極力抑えることができるという利点がある。
【００２８】
以上述べた様に、本実施形態によれば、従来の収束イオンビーム加工観察装置だけを用いた試料に比べて、より正確な断面形状観察が可能となり、より精度の高い画像情報を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、カーボン蒸着による反射電子組成像（ＢＥＩ）観察に効果がある他、二次電子像（ＳＥＩ）でも、カーボン蒸着は回り込みが良く、極めて薄い蒸着膜でも導電性の効果が有るため、試料への損傷が無く正確で精度の高い観察が可能となる。
【００３０】
更に、抵抗加熱法による真空蒸着法を採用しているため、収束イオンビーム加工観察装置によって試料表面に導電膜を生成する場合と異なり、試料表面に電子ビームやＧａイオンビーム等が照射されないため、試料の損傷が無く、観察試料表面のより正確な観察が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る試料解析装置は、試料に損傷を与えずにしかも試料を大気に曝すことなく各種導電膜の成膜処理ができるため、短時間で試料の精度の高い観察が可能になるという効果を奏し、試料を顕微鏡観察する解析装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る試料解析装置の構成図である。
【図２】図１の試料解析装置で作成した試料の要部断面図である。
【図３】図１の試料解析装置で作成した別の試料の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  収束イオンビーム加工観察装置を備える試料解析装置
２  第１真空装置（ＦＩＢ／ＳＥＭ）
３  第２真空装置（蒸着装置）
４  配管（連通路）
５  バルブ（開閉手段）
６  試料
１４，２２  カーボン（Ｃ）膜
１５，２３  タングステン（Ｗ）膜
２１  金または白金等の重金属膜
【図１】
2006344508.tif 000003
【図２】
2006344508.tif 000004
【図３】
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